Skyactiv X dengan Anugerah Teknologi Auto Motor und Sport

Mesin canggih Mazda memenangi pengasas media Paul Pietsch Award

Setiap tahun, media automotif dan sukan sukan menyampaikan Anugerah Inovasi Teknologi Antarabangsa Paul Pitch. Pada saat mobiliti elektrik semakin dilihat sebagai pengganti enjin pembakaran dalaman, penghargaan Paul Pietsch 2020 diberikan hanya untuk mesin panas seperti itu. Namun, ia mempunyai watak avant-garde. Tidak ada syarikat lain yang mencapai kombinasi seperti pembentukan campuran homogen, seperti pada mesin petrol, dan penyalaan diri, seperti pada mesin diesel, dengan kelebihan kedua-dua jenis mesin dalam model produksi. Ini adalah kesempatan untuk memberitahu anda lagi mengenai bagaimana peranti ini berfungsi.

Dengan tekanan suntikan petrol seperti dalam enjin diesel, penyalaan palam pencucuh, penyalaan sendiri, "λ" yang sentiasa berubah, Skyactiv X benar-benar revolusi dalam industri automotif.

Perkembangan Mazda dalam industri mesin HCCI menjangkau lebih dari 30 tahun dan sebagian besar didasarkan pada analisis mendalam mengenai proses bahan bakar dalam pengembangan mesin Wankel. Beberapa generasi jurutera dilatih berdasarkan ini, yang menimbulkan banyak sakit kepala dan masalah, tetapi juga membawa banyak pengalaman.

Di kedalaman enjin berputar, prototaip pertama mesin dengan pencampuran homogen dan penyalaan diri ditemui. Enjin Wankel juga berfungsi sebagai platform untuk pembangunan pelbagai teknologi berkaitan turbo - ini ialah RX-7, yang memperkenalkan pengecas turbo VNT asas, turbin jet berkembar dan pengisian bahan api lata dalam enjin petrol yang hanya digunakan oleh Porsche.

X-Files

Walau bagaimanapun, asas langsung Skyactiv X semasa adalah generasi baru mesin petrol Skyactiv G dan Skyactiv D yang telah terbukti. Jika anda melihat penyelesaian yang dibentangkan dalam peranti ini, anda pasti akan mendapati bahawa ia sedikit sebanyak "direalisasikan". “Di loji SPCCI baharu, daripada pengalaman yang diperoleh daripada menganalisis kebuk pembakaran kepada pergolakan aliran.

Menurut hipotesis ini, kecekapan Skyactiv X melebihi kecekapan enjin petrol 2ZR-FXE yang dikuasakan oleh Toyota Prius (menggunakan kitaran Atkinson) sebanyak 39 peratus, tetapi Mazda sendiri sedar bahawa titik maksimum ini bukanlah yang paling penting titik. Sebilangan besar masa mesin berjalan pada beban bahagian dan kecekapan rata-rata enjin petrol turun secara mendadak. Oleh kerana dalam kebanyakan kes Skyactiv X beroperasi dengan injap rama-rama terbuka yang luas, kerugian pam dikurangkan dengan ketara dan kecekapan rata-rata meningkat. Ini, digabungkan dengan nisbah mampatan yang tinggi, menghasilkan peningkatan kecekapan bersama.

Pencapaian hebat jurutera Mazda adalah kenyataan bahawa Skyactiv X mereka beroperasi dalam mod campuran dan pencucuhan diri yang seragam dengan kelajuan dan muatan yang sangat luas. Dalam praktiknya, ini menggabungkan proses yang digunakan tidak hanya pada mesin diesel dan bensin, tetapi juga proses serupa dalam mesin gas-diesel dan mesin petrol dengan campuran tanpa lemak. Pada bahagian terakhir, bahagian normal dan buruk juga terbentuk, tetapi tidak seperti bahagian tersebut, di mana prosesnya berlaku sepenuhnya dengan bahagian depan kilat, dalam kes Mazda, campuran yang buruk secara spontan menyala dengan bantuan palam pencucuh.

Apa yang berlaku di Skyactiv X? Semua mesin eksperimen yang beroperasi berdasarkan rejim HCCI yang dibuat setakat ini berdasarkan kawalan penyalaan diri yang sangat canggih (berdasarkan haba dan tekanan semasa mampatan dan reaksi kimia awal antara bahan bakar, gas, dan udara) dengan parameter operasi yang tidak stabil dalam sejumlah mod. ke operasi enjin biasa. Mesin Mazda selalu menggunakan palam pencucuh sebagai pemula pembakaran. Walau bagaimanapun, perbezaan dari operasi normal enjin petrol adalah pada kejadian berikutnya. Berkat ini, peralihan ke mod yang berbeza menjadi lebih seimbang, dan kaedah kawalan ini dalam mod HCCI membawa kepada proses yang stabil dan stabil.

Perkara dalam teori

Skyactiv X didasarkan pada empat silinder, dua liter Skyactiv G dengan pengisian atmosfera, yang dengan sendirinya merupakan asas yang baik dengan kecekapan tinggi. Di samping itu, ia mempunyai jumlah kerja 0,5 liter per silinder, optimum dari segi kelajuan proses pembakaran. Untuk mewujudkan keadaan operasi dalam mod HCCI, nisbah pemampatan geometri dinaikkan menjadi 16,3: 1. Oleh itu, campuran menebal ke suhu yang hampir dengan suhu penyalaan diri kebanyakan pecahan dalam petrol dengan bilangan oktan rata-rata 95H dan suhu operasi mesin normal.

Berdasarkan data daripada beberapa penderia, di antaranya empat penderia tekanan pada setiap silinder adalah kunci, komputer memutuskan mod operasi mana yang hendak dipilih. Yang terakhir ditentukan berdasarkan beberapa zon berfungsi, bergantung pada kelajuan dan beban (dengan kata lain, tahap kemurungan pedal pemecut) enjin. Dengan bantuan modul pusaran khas yang dipanggil SCV (termasuk injap kawalan udara khas di salah satu port pengambilan), aliran gelora yang kuat tercipta di sekitar paksi silinder. Bergantung pada keadaan dan berdasarkan perbandingan lengkung pembentukan tekanan mampatan dan pembakaran, serta banyak parameter lain dalam "peta" yang dipratentukan, penyuntik berbilang port menyuntik bahan api pada tekanan yang menghampiri generasi pertama diesel rel biasa. sistem. - dari 300 hingga 1200 bar - dalam beberapa bahagian. Ini dilakukan daripada satu nadi panjang (dalam proses pembakaran biasa) kepada beberapa denyutan semasa pengambilan dan lejang mampatan (dalam operasi nyalaan sendiri). Jelas sekali, rekod tekanan suntikan untuk enjin petrol juga merupakan elemen utama dalam pembentukan campuran. Walau bagaimanapun, persoalan logik timbul - bagaimana keseluruhan set parameter akan berubah jika dan bila untuk beralih kepada kuasa enjin yang lebih rendah dan pengecasan turbo, dengan peningkatan tekanan silinder, serta dengan keperluan untuk meningkatkan bahagian bahan api ...

Semua berlaku dengan lebih pantas.

Paten SPCCI Mazda sepanjang 44 muka surat dan memperincikan bahawa kereta itu berjalan dalam mod penyalaan automatik palam pencucuh (SPCCI) untuk sebahagian besar masa itu. Kawalan adalah berdasarkan beberapa jenis mod penyalaan diri SPCCI semasa operasinya - satu dengan campuran yang kebanyakannya lemah, campuran yang kebanyakannya normal dan campuran yang sedikit kaya. Dalam semua kes, konfigurasi suntikan dan pusingan mencipta lapisan komposisi berbeza (stratifikasi) secara berpusat di sekeliling paksi, dengan zon dalam yang lebih kaya (nisbah udara: bahan api kira-kira 14,7-20:1) dan zon luar yang lebih ramping (35). -50:1). Bahagian dalam mempunyai "kemudahbakaran" yang mencukupi, dan bahagian luar telah mencapai hampir suhu kritikal untuk penyalaan sendiri berhampiran pusat mati atas omboh semasa pemampatan. Percikan palam pencucuh memulakan pencucuhan zon dalam, menyebabkan suhu dan tekanan meningkat dengan mendadak, dan ini menyebabkan yang lain menyala secara spontan pada masa yang sama. Oleh kerana tiada hadapan kilat, ia berlaku pada suhu di bawah ambang untuk pembentukan oksida nitrogen, yang secara drastik mengurangkan kehadiran oksida nitrogen, dan campuran homogen yang lemah memberikan pembakaran yang lebih lengkap dan tahap zarahan, karbon monoksida dan tahap yang sangat rendah. hidrokarbon.

Bergantung pada keadaan operasi - seperti kelajuan sederhana dan beban tinggi, dan dalam semua kes pada kelajuan tinggi - pemampat mekanikal bermula untuk membantu memberikan lebih banyak udara dan seterusnya menghabiskan campuran. Walaupun tujuannya bukan untuk meningkatkan kuasa, ia menyumbang kepada kualiti dinamik kereta yang baik. Paten itu juga menyebut bahawa kereta itu boleh dicas turbo, dan secara logiknya, suhu ekzos yang lebih rendah boleh membenarkan penggunaan turbin geometri berubah. Walau bagaimanapun, buat masa ini, kawalan dengan pemampat mekanikal yang lebih responsif telah menjadi lebih mudah (dengan syarat definisi sedemikian serasi dengan Skyactiv X). Menurut jurutera Mazda, penggunaan pengecas turbo mungkin datang pada peringkat kemudian.

Adalah penting untuk ambil perhatian bahawa mereka berjaya mencipta sesuatu yang tidak dapat dilakukan oleh orang lain - sekurang-kurangnya tidak dalam bentuk bersiri. Banyak parameter penderia dibandingkan dengan tingkah laku pratetap untuk pemilihan mod, tetapi hakikatnya ialah dalam praktiknya tanda "Mod SPCCI" ditunjukkan pada paparan Mazda pada kebanyakan masa, walaupun pada julat rpm yang sangat rendah dan sangat tinggi - walaupun pada sangat rendah. rpm Mazda3 bergerak lancar dalam gear keenam.

Bagaimana ini berlaku dalam kehidupan sebenar?

Selepas bahagian teori yang begitu panjang, akhirnya tiba masanya untuk menjawab soalan - apakah semua ini membawa kepada amalan pada akhirnya. Seperti rakan petrol, kereta itu meningkatkan kelajuan dengan mudah dan bertindak balas dengan cepat. Semasa ujian, termasuk mendaki dan membelok di Iskar Gorge, mod antara bandar biasa dan lebuh raya, Mazda 3 Skyactiv X mengekalkan penggunaannya dalam julat kira-kira 5,2 l / 100 km. Purata penggunaan ujian yang dicapai oleh rakan sekerja di Jerman ialah 6,6 l / 100 km, tetapi ini juga termasuk pemanduan berkelajuan tinggi. Dalam ujian pemanduan yang menjimatkan, mereka mencapai 5,4 l/100 km, iaitu 124 g/100 km CO2, yang setanding dengan Audi A3 2.0 TDI, BMW 118d dan Mercedes A 200d. Walau bagaimanapun, perlu diingatkan bahawa, walaupun proses operasi yang kompleks, mesin ini tidak memerlukan teknologi rawatan gas yang kompleks, tetapi, sebaliknya, sistem suntikan tekanan yang sangat tinggi meningkatkan kosnya. Sebaliknya, pemampat mekanikal kecil lebih murah daripada pengecas turbo, jadi ia harus diletakkan sebagai harga antara enjin diesel dan petrol.

Enjinnya selaras dengan watak dinamik Mazda 3 dan tetapan yang baik untuk selekoh yang menyenangkan. Stereng dibentangkan dengan tepat, dan kereta itu mengekalkan sikap neutral, menunjukkan kecenderungan untuk memutar roda belakang hanya pada provokasi yang tajam. Ditambah pada ini ialah gabungan sistem dan peralatan bantuan yang baik, yang di Mazda merupakan sebahagian daripada peralatan di pelbagai peringkat. Kami sudah cukup bercakap tentang komposisi ergonomik baru kawalan. Fungsi tidak dikawal oleh monitor dan mudah dan mudah untuk dikendalikan. Secara keseluruhan, bahagian dalam mempunyai rasa ringan dan kualiti yang halus yang hanya ditemui dalam model mewah bertahun-tahun yang lalu. Pendek kata - Skyactiv X berfungsi - dan ia benar-benar menghidupkan anda.